皮肤10分钟就变透明，只需抹上这种色素？
环球科学约 5 分钟给小鼠身上涂抹一种常见的食用染料，可以使小鼠皮肤在仅仅几分钟内变得几乎像玻璃一样透明。
在这项发表于《科学》（Science）的研究中，研究人员将一种常用于食品、药品和化妆品的染料——柠檬黄溶液涂抹在小鼠身上，结果让小鼠的组织变透明了，这就像给组织开了一个临时“窗口”，使体内血管、肌肉和内部器官都呈现在眼前。值得注意的是，这种方法尚未经过人体试验，但未来也许可以用于查看和监测患者的受伤情况或疾病的发展，而无需借助特殊的成像设备或侵入式手术。
在哺乳动物中，皮肤等生物组织并不透明，因为这些组织主要由水、紧密排列的脂质、蛋白质和其他必需分子组成，这些成分具有不同的折射率（光线在穿过不同介质时被弯折的程度），导致光向各个方向散射。“这就像气泡水一样，”美国得克萨斯大学达拉斯分校的物理学家欧子豪（这项研究的第一作者）解释说，“水和空气均为透明，但二者混合后却会形成不透明的微气泡。”
想象一下奔涌的河水或破碎的海浪。透明度会变化，是因为水和空气拥有不同的折射率。同样地，啮齿动物和人类皮肤中的脂质与蛋白质的折射率通常高于水，使得皮肤像一道不透明的屏障，无法被看穿。
在这项研究中，欧子豪和他的同事找到了可以调控细胞折射率的吸光分子，使皮肤内不同组分的折射率变得相近，从而显著减少光的散射程度。
研究人员分析了21种不同的合成染料，并最终选择了吸光率较高的柠檬黄。这种色彩鲜艳的染料分子已获得美国食品和药品管理局（FDA）的批准，可在食品、药品和化妆品中限量使用，常用于薯片、汽水、糖果、黄油、维生素和药片中。
研究结果显示，柠檬黄可以使皮肤中不同组分的折射率趋于一致，有效引导红光和黄光穿透皮肤。与此同时，这种染料会吸收大部分近紫外光和蓝光，并减少这些光的散射。欧子豪解释说：“染料分子的吸光率越高，效率就越高。”事实上，食品中的化学物质和添加剂受到FDA的严格约束，因此食品行业一直在“寻找极其有效的化学物质”，欧子豪说，即便少量使用，也能达到预期效果。
研究人员在模拟人体组织光学分布的样本以及生鸡胸肉切片上，测试了不同浓度的染料。然后，他们将染料轻轻涂抹到麻醉后的小鼠皮肤上，直到完全吸收。不到10分钟，研究人员便透过皮肤看见了皮肤之下的内部结构。此外，在可见光下，把柠檬黄涂在小鼠腹部上，可以使其体内蠕动的消化道显现出来，涂在腿部则会使肌肉变得可见。利用高分辨率激光成像技术，研究人员还看到了小鼠胃肠道内的神经元，以及肌细胞中名为肌节的小单元，甚至可以在柠檬黄被涂抹在头皮上后，看见脑血管的结构。如果柠檬黄没有被冲洗掉，这种效果会持续大约10到20分钟，之后皮肤就会恢复到原来的状态。
此前的相关研究致力于将透明材料注入体内，比如甘油和果糖溶液。美国斯坦福大学的材料科学工程师洪国松（这项研究的共同作者）表示，这些分子也能减少光的散射，但“效果比不上柠檬黄，因为它们的吸光能力不够”。另外，相比于这些添加额外分子的方法，其他通过去除组织内一些必需分子的方式也能发挥类似的作用，但只能用于非活体动物或活检组织。尽管这种新方法离进入人体试验还很远，但也许有朝一日可用于医疗场景。洪国松认为，它可能有助于早期皮肤癌的检测，也可能使激光去除纹身的方法变得更加简单。另外，在抽血或输液时，这种方法还可以使静脉变得更加清晰，洪国松说，尤其有益于那些静脉不明显的老年患者。
按照美国俄勒冈健康与科学大学的皮肤科医生拉詹·库尔卡尼（Rajan Kulkarni）的说法，在一些实验中，比如活体动物研究，这种策略可能比成像技术，如磁共振成像（MRI）和超声检测更具吸引力。库尔卡尼曾参与2014年的一项研究，在那项研究中，研究人员用透明水凝胶替换整个器官或实验动物内的脂质，以透视其内部结构。这些使组织透明化的方法“可以将分辨率提高到光学显微镜的水平，相较之下，MRI、CT和超声等其他方法的分辨率就没有那么高了”。库尔卡尼说，“就概念验证而言，这种方法无可挑剔。但要将其用于临床应用，还有很长一段路要走。”
在去除柠檬黄后，研究人员并没有在小鼠身上观察到任何不良副作用。不过，欧子豪表示，这种染料与类似的、更高效的分子有待进一步测试，以确保人类使用的安全性。值得一提的是，柠檬黄可能会引发过敏反应，所以尽管这种染料已经获得FDA批准，但该机构对它在产品中的用量也有严格的限制。研究发现，小鼠在较短的试验时间内能够耐受的最高浓度为0.6摩尔。“人类皮肤大约比小鼠厚9倍，这意味着染料扩散所需的时间可能要长得多——小鼠只用几分钟，人类则需要数百分钟。”欧子豪说，“我们希望这项初步工作可以启发后续研究，发现更多新的分子，以便更加高效且安全地为人类所用。”
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